TFT方案屏下指紋識別技術簡介
劉延 于 2019.02.28 04:32:14 | 源自:www.soomal.com | 版權:投稿 | 平均/總評分:09.95/199
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    • 2018年,手機行業進入了寒冬,中國手機銷量同比下滑超過10%,全球智能手機行業銷量首次出現下滑。進入2019年,手機廠商紛紛拿出了壓箱底的技術,區域熒幕指紋識別就是其中之一。vivo、OPPO和小米均展示了自家的區域熒幕指紋識別技術,這項技術是如何實現的呢?相較于目前的屏下指紋識別方案又有什么優劣?

      上次《屏下光學指紋識別方案介紹和展望 》[作者:劉延 ] 我們提到,關于APEX 2018上面那塊區域熒幕指紋識別,如果使用晶圓,其價格將會是普通消費者無法承受的。于是我斗膽猜測,APEX 2018采用了 TFT 方案。

      因此,進入公歷2019年后,小米和OPPO不約而同的公布了自家最新的屏下指紋識別技術。小米林斌稱這項技術可以實現:

      1) 一鍵錄入:只要做一次指紋錄入就能做熒幕指紋解鎖,而不需要反復錄入多次。

      2) 大范圍盲解:熒幕指紋解鎖面積高達25mm x 50.2mm,比市場上的主流手機FOD解鎖面積大很多倍,基本不用看熒幕就能解鎖。

      OPPO的演示上則表示,這項光域熒幕指紋技術能再次革新生物識別體驗,其核心點在于:“黃金識別區域”——15倍于目前主流光學方案,黑屏盲操作、光域加密和雙指識別。

      OPPO稱之為光域熒幕指紋,小米暫時沒給這項技術命名。雖然叫法不同,但從兩家的演示視訊上來看,兩家所采用的技術方案是相近的。解決的痛點也是類似的,即目前的熒幕指紋方案識別區域偏小的問題。

      屏下指紋識別的先驅——vivo,在APEX 2018上展示的區域熒幕指紋識別區域就已經達到了50mm*50mm,而在最新的概念機APEX 2019上,展示了全熒幕指紋識別技術。vivo稱,這項技術是業內首次采用幾乎覆蓋整個熒幕的全尺寸指紋傳感器,實現在熒幕任意位置單指、雙指自由解鎖。

      根據供應鏈消息,vivo,OPPO,小米三家廠商的方案均采用的是OXI籮箕的屏下指紋方案

      區域指紋識別技術的原理

      這項技術是如何實現的呢? 我們又得去翻翻專利柜了,原理上,TFT方案與我們之前介紹過的初代屏下指紋方案類似。同樣是收集光線,不過傳感器從半導體,變成了非晶硅 TFT 感光面板。

      根據籮箕公布的專利,上圖是采用非晶硅 TFT 圖像傳感器采集指紋的示意圖,所述非晶硅 TFT 圖像傳感 器包括非晶硅 TFT 感光面板 21 和讀取電路 22。進行指紋采集時,手指 23 貼附于所述非晶 硅 TFT 感光面板 21,光源發出的光照射在手指 23 上。手指 23 接受入射光線的照射,并將 入射光線反射出來,反射光線進入所述非晶硅 TFT 感光面板 21。所述非晶硅 TFT 感光面板 21 感知反射光線的強度分布,所述反射光線的強度分布被所述讀取電路 22 讀取,最終獲得 有效的指紋圖像。

      籮箕的專利中,同樣也提到了準直層的存在,這層準直層是一層光纖面板。光纖面板是由大量 光纖規則排列而形成,因此具有數值孔徑大、級間耦合損失小、解析度高、光學零厚度等特點,能夠無失真地傳遞高清晰圖像。所以采用光纖面板作為所述上蓋板,能夠使所述指紋成 像模組中,透射所述上蓋板的光線受到所述光纖面板的準直作用,從而達到提高所述指紋 成像模組成像質量的目的。這項技術優點不言而喻:大。

      上篇文章中《屏下光學指紋識別方案介紹和展望 》[作者:劉延 ] ,我們提到:

      但是,如果采用TFT方案就不一樣了。根據某些不那么可信渠道的報道,APEX上那個半屏屏下指紋識別技術來自上海籮箕。目前采用TFT方案的,主要為日本的JDI和中國的上海籮箕。根據上海籮箕的說明,TFT方案(薄膜光學指紋傳感器技術)技術原理為:

      1. 指紋資訊經由蓋板玻璃反射后被畫素的光敏器件獲取,光子轉換為電訊號后通過特殊設計的16位模擬/數字電路進行數據分析,再由圖像處理技術處理后輸出清晰完整的指紋圖像。

      這種技術成本更低,理論上說,只需要液晶面板生產線就能生產,無需硅晶圓。不僅能解決產能問題,還能解決成本問題。

      TFT制程最高可以實現小于5um的間隙制程,可以滿足指紋所需,因此所以用面板產線完全可以實現,同時面板產線只需要4道光罩,大幅少于硅基的25-30道,實現一定的wafer成本優勢。

      根據2017年孫昌旭對籮箕技術CEO顧鐵的采訪,OXi的光學指紋傳感器,正是基于天馬的4.5代TFT產線上生產的。

      這項技術另一個優點是透明。 籮箕技術的專利中顯示,TFT方案可以采用透明基板。如此一來,透明的傳感器可以貼合于顯示熒幕和保護玻璃之間,相對于在顯示熒幕下方的方案來說,可大大提升圖像質量。因此便有了小米的一鍵錄入,即只要做一次指紋錄入就能做熒幕指紋解鎖,而不需要反復錄入多次。

      當然,這塊傳感器不一定非要在熒幕上方,從APEX 2019的宣傳視訊上來看,傳感器被置于熒幕下方。個人猜測,這種做法更多是出于全面屏的美觀考量。

      那么,這項技術這么好,缺點在哪?貴。這里的貴,一方面體現在物料成本上。根據東吳電子數據,基于TFT方案的區域屏下指紋方案,其物料成本數倍于目前屏下指紋的鏡頭方案,以展示的25*45mm為例,預計晶片成本20多美元。

      另一方面是良率。由于貼合良率問題,目前區域屏下指紋識別模組價格又數倍于其物料成本。傳感器、準直層和熒幕需要通過光學膠粘在一起。但是光學膠固化后,三者很難再分離。一旦有其中一個步驟沒有粘貼好,或者有一個結構本身有問題,就可能導致兩個結構或者三個結構全部報廢。例如等到貼合完成之后,才發現準直層或者指紋傳感器存在損壞和故障,就很可能導致OLED面板一起報廢。而OLED顯示面板成本較高,因此貼合良率將從極大程度上影響區域屏下指紋識別成本。 同樣根據東吳電子數據,以展示的25*45mm為例,考慮到貼合良率,模組成本將上升至60美元。

    • 無論是大面積熒幕指紋識別,還是全熒幕指紋識別,其成本均大大高于現有所有指紋方案。因此,無論哪家廠商量產,不僅是對技術實力的考驗,更是對品牌價值和信仰的考驗,希望未來還會有更多的“黑科技”出現。

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樓主大牛!想知道TFT光源相關的資訊,可以聊聊嗎?QQ366101066
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發表于2019.04.09 10:00:10
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111.163.216.***
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發表于2019.03.21 14:45:24
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163.125.154.***
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發表于2019.03.12 09:32:49
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223.073.145.***
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發表于2019.03.07 18:27:49
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113.132.008.***
113.132.008.***
發表于2019.03.07 09:12:49
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似乎是不錯的技術,期待量產,因為只有量產了才能收到更多回饋和改進(樣本數越大越容易帶來改進)。
NEXS的方案雖然不佳,但是多次更新以后變得越來越好用了。加油吧!國內“科技腦洞(褒義)”企業!
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發表于2019.03.05 19:36:41
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111.058.144.***
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發表于2019.03.04 22:27:19
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061.164.***.***
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通俗易懂,19年還是光學熒幕的天下,預計高通的超聲波方案降價后,會逐步代替光學方案,畢竟安全線比光學方案好太多。TFT方案目前還是只能用在概念機上,大范圍的話要看成本和精度能否解決了。
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發表于2019.03.04 12:01:22
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174.112.***.***
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方丈威武!
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發表于2019.03.04 00:39:19
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014.204.090.***
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發表于2019.03.03 14:39:47
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發表于2019.03.03 11:23:34
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119.084.153.***
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發表于2019.03.02 09:35:44
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114.229.068.***
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發表于2019.03.01 21:29:32
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發表于2019.03.01 21:29:06
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120.032.063.***
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發表于2019.03.01 16:22:37
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123.147.246.***
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發表于2019.03.01 12:31:42
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識別率和速度比原來的方案差很多
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發表于2019.03.01 12:07:47
29
118.113.***.***
118.113.***.***
三星s10已采用高通的超聲波方案,可以熄屏解鎖,濕手解鎖,解鎖速度隨次數越來越快,希望數碼多對s10進行評測
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發表于2019.03.01 08:16:30
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